IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO PER LA PROTEZIONE CONTRO LE SOVRATENSIONI E LA SICUREZZA ELETTRICA Parte I: Sicurezza delle persone Testi alla base del corso: “Fondamenti di Sicurezza elettrica” – Ed. TNE “IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO per la protezione contro le sovratensioni e la sicurezza elettrica “ – Ed. CIFI www.eliatartaglia.it Sicurezza delle persone TENSIONE ? CORRENTE ? Chi è l’assassino ? 2 SORGENTE Circuito elettrico CARICO CONDUTTORE DI ANDATA CONDUTTORE DI RITORNO 3 Parliamo di RESISTENZA del RB = Corpo Umano RE = Impianto di Terra 4 kW 8 Valori statistici dell’impedenza totale del corpo umano 7 6 RB (c.c.) ZB (50/60 Hz) 5 (percorso mano-mano o mano-piede) 4 figura da “Fondamenti di sicurezza elettrica” 3 2 95% 1 50% 5% 0 0 50 100 150 200 Valore di riferimento normativo UT (V) 5 IL TERRENO CONDUTTORE ELETTRICO Ogni volta il terreno è interessato dal passaggio di una corrente elettrica (es. corrente di fulmine) tra due suoi punti si localizza una differenza di potenziale. Ogni volta applichiamo tra due suoi punti una differenza di potenziale il terreno è percorso da una corrente. 6 Anello di guasto nel Sistema TT U0 SORGENTE rete pubblica di distribuzione impianto utilizzatore CONDUTTORE DI ANDATA R RE RN CONDUTTORE DI RITORNO B UST R EB 7 Tensione di contatto UST (Sistema TT) U0 U0 U ST RE UL RN RN RE 1 RE R U ST B RE R EB U 0 RN Se poniamo U0 = 230 V, RN = 1 Ω, RE = 20 Ω le masse assumono la tensione UST = 219 V. Ma non deve essere UST ≤ UL , cioè ≤ 50 V ? 8 Schema di principio di un interruttore differenziale impianto utilizzatore I1 I2 R Id Id = I 1 - I RE B UST 2 R EB Taratura differenziale RE ∙ I d ≤ 50 V CARICO 9 5%50% ZONA DI INTERVENTO Tempi massimi di interruzione degli interruttori differenziali Idn t (s) Idn 0,3 2 Idn 0,15 5 Idn 0,04 10 Anello di guasto nel Sistema TN impianto utilizzatore conduttore di fase ( R F ) SO U0 R G EN TE cabina di trasformazione conduttore di protezione ( R RN P ) R R U ST 11 B EB Tensione di contatto UST (Sistema TN) U ST U0 RP RF RP R F U 0 R P R N U ST RB R EB Zs · Ia ≤ Uo U0 U0 UL SP RF 1 1 SF RP Ai fini della protezione contro i contatti indiretti, con UO = 230 V se la sezione del conduttore di protezione Rp è ≥ 3,6 volte il conduttore di fase RF, non è necessario, l’intervento delle protezioni. 12 5%50% Tempi massimi di interruzione nel Sistema TN Uo t (s) ZONA DI INTERVENTO 120 0,8 230 0,4 400 0,2 Se non si riesce a rispettare i tempi di interruzione … (?) 13 Se l’interruzione automatica non può essere ottenuta nei tempi prestabiliti si devono realizzare collegamenti equipotenziali supplementari e verificare il rispetto della condizione R ≤ UL/Ia tra ogni massa ed ogni massa estranea simultaneamente accessibile. 14 Sistema IT sbarra equipotenziale Il Sistema IT evolve in un Sistema TT Il Sistema IT evolve in un Sistema TN sbarra equipotenziale 15 Principali misure di protezione che non prevedono l’interruzione automatica dell’alimentazione: Protezione mediante componenti di Classe II (doppio isolamento) o con isolamento equivalente Protezione mediante separazione elettrica Protezione mediante collegamento equipotenziale locale non connesso a terra nelle quali è vietata la messa a terra ! 16 Sistema di alimentazione della trazione elettrica 17 ZONA DI RISPETTO Z TE 1m Punto più alto della linea aerea di contatto Zona del pantografo Asse del binario X=Y=3m Zona della linea aerea di contatto Y Y Piano del ferro Z=1m 3m X 3m X 18 schema di principio del sistema elettrico di trazione linea di contatto I S.S.E. A B rotaie Sistema TN o Sistema TT ? 19 Tensione di rotaia UR Ponendo nel circuito equivalente Rd = ∞ (conduttanza di dispersione = 0) e trascurando Rct (che deve avere una sezione adeguata) UR R c + - Vcc Vcc Rr Rc Rc Rr 1 Rr Vcc U R RB Rr RA RT R EB Dato che il rapporto Rc/Rr è > 3,5 per costruzione, la tensione di rotaia rientra nei valori di tensione ammissibili. Pertanto il sistema elettrico di trazione in corrente continua è un sistema intrinsecamente sicuro. 20 t in c.c. in c.a. 0,02 0,05 0,1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 300 940 770 660 535 480 435 395 310 270 240 200 170 150 120 940 935 842 670 497 305 225 160 130 110 90 80 65 50 (s) (V) (V) Norma CEI EN 50122-1 (CEI 9-6) UT ≤ Tensione di contatto ammissibili UTp 21 Decremento del potenziale di binario in direzione perpendicolare al tracciato della linea ferroviaria Per la sicurezza si fa riferimento alla effettiva tensione di contatto (UT) a cui è soggetta la persona. misura della tensione U UT U UR tensione di rotaia 100 100 U 80 ST U 60 40 R 20 0 0 5 10 15 > 100 distanza dalla rotaia (in m) Zona asservita : fino a circa 20 m 22 M Trasferimento di potenziali I A guaina metallica cavo B RE UE RE potenziali nel terreno d.d.p. U -U A E la d.d.p. coincide con U E U A Chi è in pericolo: A B o M ? 23 Sicurezza delle persone Nel caso della protezione con interruzione automatica dell’alimentazione c’è passaggio di corrente nel corpo umano, per il tempo intercorrente tra il guasto e l’interruzione del circuito da parte del dispositivo di protezione. Diventa molto importante verificare l’efficienza del dispositivo di protezione! 24 Sicurezza delle persone Nelle altre misure di protezione non c’è passaggio di corrente nel corpo umano, perché si basano su accorgimenti circuitali o costruttivi che evitano il contatto di tensioni pericolose. Diventa molto importante verificare che tali condizioni siano conservate nel tempo! 25 IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO PER LA PROTEZIONE CONTRO LE SOVRATENSIONI E LA SICUREZZA ELETTRICA Parte II: Sicurezza dei beni Testi alla base del corso: “Fondamenti di Sicurezza elettrica” – Ed. TNE “IL COORDINAMENTO DELL’ISOLAMENTO per la protezione contro le sovratensioni e la sicurezza elettrica “ – Ed. CIFI www.eliatartaglia.it Sicurezza dei beni TENSIONE ? CORRENTE ? Chi è l’assassino ? 27 Come proteggere le apparecchiature dalla tensione? Innanzi tutto, con un isolamento adeguato: al proprio sistema di alimentazione ed in Zona di rispetto TE, al sistema di alimentazione della trazione elettrica 28 In alternativa all’intervento dell’extrarapido di SSE, per le apparecchiature di segnalamento e telecomunicazione si possono adottare altre misure per proteggersi dal guasto TE: Protezione mediante componenti con isolamento adeguato alla tensione della linea di contatto. Protezione mediante involucri o barriere e … nelle quali è vietata la messa a terra (al binario) dell’apparecchiatura. 29 Protezione contro le sovratensioni I livelli di isolamento prescritti in generale dalle specifiche tecniche per le apparecchiature IS e TLC sono riferiti alla propria tensione di alimentazione e, in zona di rispetto, a quella del sistema elettrico della trazione. Tali livelli non sono sufficienti ad assicurare anche la protezione contro le sovratensioni dovute a fulminazioni. 30 Per la protezione contro le sovratensioni degli impianti di segnalamento e telecomunicazione è prescritta: la separazione elettrica dei componenti dell’apparato o dell’impianto dalla rete pubblica, dalla campagna e fra loro; l’isolamento da terra. 31 Rete di distribuzione pubblica d.d.p. Rete di distribuzione ferroviaria R R S S T T SEPARAZIONE ELETTRICA DALLA RETE A B C sbarra equipotenziale R RN E d.d.p. La d.d.p. si localizza sul trasformatore e non sollecita l’isolamento delle apparecchiature 32 NO a sovratensioni provenienti da rete NO a fulminazioni dirette in A in B Protezione mediante separazione elettrica e/o doppio isolamento Protezione mediante doppio isolamento e, in zona di rispetto TE, isolamento adeguato alla tensione nominale della linea di contatto B A togliere i collegamenti di terra d.d.p. tra AeB SI a differenze di potenziale (d.d.p.) tra gli impianti di terra 33 In ambiente ferroviario, per proteggere le persone ci sono diverse misure di protezione … per proteggere gli impianti … bisogna soprattutto isolarsi da terra! 34 Se per proteggere gli impianti è necessario isolarsi da terra … per proteggere le persone bisogna utilizzare misure che non richiedono la messa a terra! 35